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超音波距離センサHC-SR04 動作テストと知見

昨日記事に書いた超音波距離センサで少し遊んでみた。その結果、超音波センサのクセのようなものが見られたので報告する。数時間にわたってデスクから天井までの距離で、超音波パルスが発されてから反射が検出されるまでの時間τ[μs]と、温度[℃]との関係を実測し、プロットしてみた。結果は下の図のとおりだった。
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τの温度依存性が見られるが、τはサイドバンド状に分裂しているのがわかる。センサのカタログ
http://www.micropik.com/PDF/HCSR04.pdfを見ると、"8 Cycle Sonic Burst"が発信されるようである。時間的に隔たって発信される8回の超音波パルスの内の、どれを検出するかによって、検出される超音波の往復時間(TOF: Time of Flight)が異なっているのだろう。
このような現象が現れる理由はいくつか考えられるが、反射面である天井が十分なめらかではないことや、センサと天井の角度関係が垂直からずれており、微妙にベストコンディションになっていないことかもしれない。今回の実験から、センサの設置に特別の配慮をしない場合、パーセント程度が限界だろうという感触が得られた。